砷化镓、磷化铟行业研究：光电国产化推动第二代半导体景气上行（上）

第二代半导体在光电等领域的应用日渐成熟，国内上中下游产业布局趋于完善，下游市场规模将快速增长。

1，第二代半导体在光电等领域的应用日渐成熟，国内上中下游产业布局趋于完善，下游市场规模将快速增长。第二代半导体砷化镓和磷化铟具有电子迁移率高、光电性能好等特点，广泛应用于5G通信、数据中心、新一代显示、无人驾驶、可穿戴设备、航天等领域。第二代半导体产业链包括上游衬底制造、外延加工，中游IC设计、制造、封测，以及下游应用等环节，各环节均有国产厂商涉及，国内产业布局趋于完善。根据ResearchInChina，2018-2025年全球砷化镓元器件市场总产值将由95.19亿美元增长至近160亿美元，CAGR近7.7%；根据kbvresearch，2017-2027年全球磷化铟元器件市场规模将由37亿美元增长至76亿美元，2021-2027年CAGR为9.7%。

2，砷化镓产业上游的衬底和外延环节技术壁垒高，衬底和外包外延市场较为集中。衬底是外延层半导体材料生长的基础，在芯片中起到承载和固定的关键作用；外延层是在衬底上生长一层单晶层，可提高器件设计的灵活性和器件的性能。因其位错密度、电阻率均匀性、平整度、表面颗粒度等核心性能指标将影响器件的良率和成本，衬底和外延环节存在较高技术壁垒。1）衬底方面，根据北京通美招股书援引Yole数据，2019年全球砷化镓衬底市场规模约为2亿美元，预计到2025年将达3.48亿美元，2019-2025年CAGR为9.67%，主要生产商包括Freiberger、Sumitomo和北京通美，2019年市占率分别为28%、21%和13%。2）外延方面，根据前瞻产业研究院数据，2018年全球GaAs外延片市场规模为11亿美元，其中射频、传感应用多采用外包外延模式，通信、LED市场多采用垂直整合生产模式，外延厂商和IDM厂商均多数采用MOCVD法。

3，砷化镓芯片制造领域IDM与代工模式并行，下游光电子、射频和LED应用驱动市场规模扩大。在砷化镓外延片的基础上进行加工、封装、测试后制成砷化镓芯片，可用于终端应用领域的器件制造。砷化镓终端应用可分为光电子、射频、LED和光伏四大领域，根据Yole，2025年全球GaAs晶圆市场光电子、射频、LED和光伏应用领域份额分别为18%、28%、53%和1%，制造环节IDM和代工两种商业模式并存。具体来看，砷化镓光电子市场规模的增长主要由VCSEL的需求拉动；砷化镓射频器件应用主要依靠基站PA和手机PA带动；Mini LED和MicroLED大幅拓宽LED显示技术的应用场景，为砷化镓带来新的需求增长空间。